Mise en forme de bio-nanocomposites polymère/polysaccharide par extrusion : propriétés thermiques, mécaniques et rhéologiques des nanocomposites polymères

Melt processing of cellulose nanocrystals : thermal, mechanical and rheological properties of polymer nanocomposites

• Auteur / Autrice : Malladi Nagalakshmaiah
• Direction : Nadia El Kissi, Alain Dufresne
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique des fluides, procédés, énergétique
• Date : Soutenance le 23/09/2016
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Ingénierie - matériaux mécanique énergétique environnement procédés production (Grenoble ; 2008-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire rhéologie et procédés (Grenoble)
• Jury : Président / Présidente : Lazhar Benyahia
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Bruno Vergnes, Claire Barrès

Mots clés

Mots clés contrôlés

Élasticité

Matériaux hybrides

Composites polymères

Mots clés libres

Bio-Nanocomposites

Polysaccharide

Extrusion

Bio-Nanocomposites

Polysaccharides

Extrusion

Résumé

La faible stabilité thermique et les problèmes d’agrégations irréversibles limitent l’utilisation de nanocomposites polymères à renfort cellulosique. Dans ce contexte, des CNC thermiquement stable et fortement dispersés ont été préparés par des procédés verts, basés sur des méthodes en milieu aqueux, telle que l'adsorption physique et la modification de surface. Ces deux types de CNC extrudables ont été utilisés comme renfort dans des polymères réputés hydrophobes. Les composites biosourcés à matrice polymère ainsi réalisés sont caractérisés par une amélioration du module visqueux, de la résistance à la traction et du module d’Young. On constate également sur les images de microscopie électronique à balayage, qu’à la différence des observations réalisées avec les CNC non traités, qu’aucun micro-agrégat cellulosique n’est observé dans la matrice polymère. Ces deux méthodes, développées en milieu aqueux, apparaissent ainsi comme des solutions industriellement viables.

The low thermal stability and irreversible agglomeration issues are limiting to process the polymer nanocomposites using CNC as the reinforcing phase. In this context, thermally stable and highly dispersed CNC were prepared by green process (Aqueous based methods) like physical adsorption and surface modification. These two different Extrudable CNC was reinforced in to hydrophobic polymers. Ensuing polymer nanocomposites had a positive impact on the storage modulus, tensile strength, Young’s modulus. Importantly, no evidence of micro aggregates in the matrix was observed in the scanning electron microscopy images contrary to non-treated CNC. Both the surface modification and adsorption are the water based methods and is an industrially viable solution. Also, it can be applicable at industrial level.